Aprendizado não supervisionado aplicado à análise de furtos de cabo de cobre em Belo Horizonte

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Doutor Carlos Alexandre Silva

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Traditional hotspot mapping methods, such as Kernel Density Estimation (KDE), fail to capture the temporal dynamics of criminal phenomena, thereby limiting the comprehension of their spatial evolution. This work proposes a dynamic spatio-temporal analysis methodology for the detection of cable theft hotspots in Belo Horizonte, for application at the Integrated Operations Center (COP-BH). The approach segments data into temporal windows, applying five clustering techniques (K-Means, K-Medoids, HAC, DBSCAN, and HDBSCAN) and evaluating their performance using internal metrics (Silhouette, Davies–Bouldin, Calinski–Harabasz, and Density-Based Clustering Validation) and the Predictive Accuracy Index (PAI). The results indicate that density-based methods, such as HDBSCAN, identify patterns of hotspot emergence, dissipation, and displacement more precisely than KDE. Furthermore, it was observed that the algorithms possess advantages and disadvantages relative to the requirements of COP-BH, highlighting the critical need for the appropriate application of each method. The proposed methodology contributes to the intelligent monitoring of critical infrastructure, providing support to COP-BH and establishing a solid foundation for future integrations with predictive and video analytics systems.


Resumo

Métodos tradicionais de mapeamento de hotspots, como a Estimativa de Densidade por Kernel (KDE), não capturam a dinâmica temporal de fenômenos criminais, limitando a compreensão de sua evolução espacial. Este trabalho propõe uma metodologia de análise espaço-temporal dinâmica para detecção de hotspots de furto de cabos em Belo Horizonte, com aplicação no Centro Integrado de Operações (COP-BH). A abordagem segmenta os dados em janelas temporais, aplicando cinco técnicas de clusterização (K-Means, K-Medoids, HAC, DBSCAN e HDBSCAN) e avaliando seu desempenho por métricas internas (Silhouette, Davies–Bouldin, Calinski–Harabasz e Density-Based Clustering Validation) e pelo Índice de Acurácia Preditiva (PAI). Os resultados indicam que métodos baseados em densidade, como o HDBSCAN, identificam padrões de surgimento, dissipação e deslocamento de hotspots de forma mais precisa que o KDE. Foi verificado, também, que os algoritmos possuem vantagens e desvantagens no atendimento à necessidade do COP-BH, sendo estritamente necessária a aplicação adequada de cada um deles. A metodologia proposta contribui para o monitoramento inteligente de infraestrutura crítica, fornecendo suporte ao COP-BH e criando uma base sólida para futuras integrações com sistemas preditivos e analíticos de vídeo.

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